Question

氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。
（1）已知：①₌mol
②₌mol 
③=mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式                      。
（2）生产甲醇的原料CO和H₂来源于下列反应：

①一定条件下的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则          (填“<”、“>”或“="，下同)；A、B、C三点处对应平衡常数()的大小关系为          ；

②100℃时，将1 mol 和2 mol 通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是            (填序号)。
a．容器的压强恒定
b．单位时间内消耗0.1 mol CH₄同时生成0.3 molH₂
c．容器内气体密度恒定
d．
如果达到平衡时的转化率为0．5，则100℃时该反应的平衡常数K=           。
（3）某实验小组利用CO(g)、、KOH(aq)设计成如图b所示的电池装置，则该电池负极的电极反应式为            。

Answer 1

（1）CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2H₂O(l) ?H=-442.8kJ?mol?¹（2分）
（2）① >（1分）K_A=K_B>K_C（1分）
②ad（1分）2.25（mol?L?¹）²（2分）
（3）CO-2e?+4OH?=CO₃²?+2H₂O（2分）

试题分析：（1）首先写出反应的化学方程式并注明状态，然后根据盖斯定律求?H，?H=1/2×?H₁—1/2?H₂+2×?H₃=-442.8kJ?mol?¹，进而得出热化学方程式。
（2）①CH₄与H₂O的反应为吸热反应，温度升高，平衡向正反应方向移动，根据图像可以看出T₁时CH₄的转化率高，所以T₁ > T₂；A、B点温度相同为T₁，C点温度为T₂，温度较低，所以平衡常数大小关系为：K_A=K_B>K_C。
②CH₄与H₂O的反应为气体系数变化，在恒容容器中进行的反应。a、若反应没有平衡，压强要发生变化，容器内的压强恒定，说明反应平衡，正确；b、消耗CH₄与生成H₂都是正反应方向，无法判断反应是否平衡，错误；c、因为质量守恒定律，气体的质量不变，容器体积不变，所以气体密度为定值，无法判断反应是否平衡，错误；d、正逆反应速率之比等于化学方程式的系数之比，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡，正确；根据平衡时CH₄的转化率为0.5，可求出CH₄、H₂O、CO、H₂的平衡浓度分别为0.5mol?L?¹、1.5mol?L?¹，0.5mol?L?¹、1.5mol?L?¹，根据平衡常数表达式可求出平衡常数为：2.25（mol?L?¹）²
（3）根据电池示意图，CO在负极失电子，根据化合价变化配平可得电极方程式：CO-2e?+4OH?=CO₃²?+2H₂O